Question

某同學去我市狼山風景區游玩，取回了若干塊礦石樣品，他采用了以下方法對樣品中碳酸鈣的質量分數進行檢測：取這種石灰石樣品6g，把40g稀鹽酸分四次加入，測量過程所得數據如下（已知石灰石樣品中含有的雜質不溶于水，不與鹽酸反應）．

加入稀鹽酸的次序	1	2	3	4
加入稀鹽酸的質量/g	10	10	10	10
剩余固體的質量/g	4.0	m	0.6	0.6

求：
（1）6g石灰石樣品中含有的雜質為______g．
（2）m=______．
（3）樣品中碳酸鈣的質量分數．
（4）所用稀鹽酸的質量分數
（5）重新取該石灰石樣品10g，加入若干g該質量分數的稀鹽酸后恰好完全反應．求反應后所得溶液中溶質的質量分數．

Answer 1

解：（1）由分析以及比較第三次和的四次的數據6g樣品中雜質的質量是0.6g．
（2）樣品是6g，加入第一個10g鹽酸的時候，剩余固體是4g，說明反應掉的碳酸鈣的質量為2g．根據后面的數據可知此時碳酸鈣應該有剩余，也就是10g鹽酸和2g碳酸鈣是恰好完全反應．所以第二次再加10g鹽酸，反應掉的碳酸鈣還可能是2g，即還剩余2g固體，根據后面的固體質量可知，第二次應該也是反應掉2g．剩余2g．即m=2g．
（3）由于雜質的質量是0.6g，所以樣品中CaCO₃的質量分數 ×100%=90%．
（4）設鹽酸的質量為x，則：
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100 73
2g x

x=1.46 g．
所以鹽酸的質量分數為：×100%=14.6%．
（2）重新取該石灰石樣品10g，則含碳酸鈣的質量是10g×90%=9g，
設加入若干該質量分數的稀鹽酸質量是y，生成氯化鈣的質量是z，生成二氧化碳的質量是m
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100 73 111 44
9g y×14.6% z m

y=45g z=9.99g m=3.96g
則反應后溶液的質量是9g+45g-3.96g=50.04g，溶質的質量分數是×100%≈19.96%
故答案為：（1）0.66g．（2）2．
（3）樣品中碳酸鈣的質量分數為90%．
（4）所用稀鹽酸的質量分數為14.6%
（5）反應后所得溶液中溶質的質量分數為19.96%．
分析：本題重在分析數據的有效性．樣品是6g，加入第一個10g鹽酸的時候，剩余固體是4g，說明反應掉的碳酸鈣的質量為2g．根據后面的數據可知此時碳酸鈣應該有剩余，也就是10g鹽酸和2g碳酸鈣是恰好完全反應．所以第二次再加10g鹽酸，反應掉的碳酸鈣還可能是2g，即還剩余2g固體，根據后面的固體質量可知，第二次應該也是反應掉2g．剩余2g．即m=2g．第三次加入10g鹽酸，是從剩余的2g固體減少為0.6g，說明此時碳酸鈣已經完全反應，最后的0.6g不含碳酸鈣成分．題目中要計算反應所以溶液中溶質的質量分數，就需要求溶質和溶液的總質量．
點評：把握住記錄數據中在發生著變化的數據，分析數據變化的原因或變化的規律，這是分析實驗數據的一種常用方法，也是這類題的解題關鍵．